多格式、實(shí)時(shí)監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)在播出中的應(yīng)用

多格式、實(shí)時(shí)監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)在播出中的應(yīng)用廣東南方電視臺播出部助理工程師黃志江摘要：國家廣電總局對安全播出的要求一直在不斷提高，尤其是總局第62號令頒布以來，對安全播出的要求更加規(guī)范和清晰，對各級廣電系統(tǒng)的技術(shù)體系提出了明確要求。此外，隨著電視技術(shù)的不斷發(fā)展，電視播出設(shè)備和播出格式也日益IT化和網(wǎng)絡(luò)化，以往電視臺播出部只需要對單一的基帶信號進(jìn)行監(jiān)錄，多格式的監(jiān)錄系統(tǒng)更多的是用在網(wǎng)絡(luò)公司或者傳輸部門，如今電視臺的播出和傳輸?shù)男盘柛袷揭苍絹碓蕉鄻踊?。所有這些變化都要求播出監(jiān)錄系統(tǒng)也必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。為了能夠?qū)崟r(shí)記錄、反饋播出通道的狀態(tài)，南方臺對現(xiàn)有的監(jiān)錄系統(tǒng)進(jìn)行改造，使新的監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)更適合播出發(fā)展要求。關(guān)鍵字：多格式磁盤預(yù)分配異態(tài)報(bào)警實(shí)時(shí)性一、改造原因和目標(biāo)廣電總局第62號令的實(shí)施細(xì)則規(guī)定：“節(jié)目集成平臺應(yīng)能對信號源、集成播出鏈路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、平臺輸出點(diǎn)以及接收的自臺播出信號進(jìn)行視音頻監(jiān)看監(jiān)聽和主要技術(shù)指標(biāo)監(jiān)測；應(yīng)配置信號異態(tài)聲光報(bào)警設(shè)備；應(yīng)采用錄音、錄像或者保存技術(shù)監(jiān)測信息等方式對信號源、平臺輸出的廣播電視節(jié)目及信號的質(zhì)量進(jìn)行記錄，異態(tài)信息應(yīng)保存一年以上?！备鶕?jù)總局對安全播出的要求，以及南方臺的實(shí)際情況，2011年南方臺播出部進(jìn)行了多項(xiàng)工程改造，其中一項(xiàng)重要的內(nèi)容就是對監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)進(jìn)行改造。與總局的最新要求相比，南方臺原有的監(jiān)錄系統(tǒng)存在許多不足之處，主要體現(xiàn)在：1.舊系統(tǒng)只能錄制模擬信號，無法支持多種格式信號的錄制。2.軟件功能單一，操作不方便。3.錄像查詢有滯后性，無法實(shí)時(shí)反饋播出通道的狀態(tài)。4.播出信號監(jiān)測功能的準(zhǔn)確性較低。5.磁盤存儲容量不足，無法長期保存錄像文件。6.經(jīng)過多年使用，系統(tǒng)老化，存在安全隱患。為此，我們對新的播出信號監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)作出了初步設(shè)計(jì)，以滿足總局第62號令要求，完善我臺的監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對我臺播出全流程所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)播監(jiān)錄。具體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1監(jiān)播監(jiān)錄節(jié)點(diǎn)圖二、系統(tǒng)總架構(gòu)根據(jù)廣電總局的要求，設(shè)計(jì)方案分別對三個(gè)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測錄制：1.節(jié)目源信號錄制；2.節(jié)目輸出平臺信號錄制；3.受眾接收端的信號錄制。結(jié)合我臺播出通道的實(shí)際情況，分別對主備播出通道的信號也進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)錄。除此以外，新系統(tǒng)還增加了監(jiān)播報(bào)警節(jié)點(diǎn)，主要是針對各頻道的PGM信號進(jìn)行異態(tài)報(bào)警，如上圖1。綜合以上情況，我們把整個(gè)系統(tǒng)規(guī)劃成三部分：信號錄制子系統(tǒng)、信號監(jiān)測報(bào)警子系統(tǒng)以及錄像檢索回看子系統(tǒng)。為了確保系統(tǒng)整體可用性，我們要求新系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，使用兩套獨(dú)立的軟硬件平臺，以減少故障影響范圍，而且對每個(gè)子系統(tǒng)我們都制定了相對應(yīng)的功能要求。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想隨著廣電技術(shù)的日益發(fā)展，播出信號格式也越來越多樣化，包括有模擬信號、標(biāo)清信號、高清信號、ASI信號、IP碼流、TS碼流以及QAM信號等等。這些信號包括臺內(nèi)應(yīng)用的播出信號；滿足直播或者轉(zhuǎn)播需求的信號；適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘枺贿€有網(wǎng)絡(luò)公司返送的解調(diào)信號。也就是說，按總局要求，對所有這些在播出系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)的信號，以及播出和傳輸?shù)男盘枺夹枰M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)錄，以確保當(dāng)信號出現(xiàn)異常時(shí)，能夠及時(shí)排查故障原因，縮短故障時(shí)間，達(dá)到安全播出的要求。為此，根據(jù)南方臺實(shí)際需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求能滿足36路SDI信號，12路HDSDI信號，4路QAM信號，8路ASI信號和8路IP碼流信號的錄制。其中，2路ASI信號和2路QAM信號是分別包含南方臺6套自辦頻道的復(fù)合信號。總而言之，整個(gè)系統(tǒng)要能滿足60套節(jié)目的錄制需求。另外，在存儲要求方面，根據(jù)廣電總局62號令的要求，我們對這60套節(jié)目的存儲做了不同的規(guī)劃：對播出異態(tài)信息要求保存一年以上；對重要節(jié)點(diǎn)的錄像文件，要求能夠保存6個(gè)月的時(shí)間；對非重要節(jié)點(diǎn)的錄像文件，要求能夠分別保存2個(gè)月或者1個(gè)月。信號錄制格式要求是：H.264編碼，碼率大于等于1M，分辨率720×576。這樣，存儲空間大概需要30T，由于采用主備兩套錄制平臺，所以需要60T的存儲空間。圖2新監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)圖四、子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能1、信號錄制子系統(tǒng)信號錄制子系統(tǒng)，是監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)的核心，也是考驗(yàn)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性和先進(jìn)性的重要組成部分。如圖2所示，系統(tǒng)由多格式的編解碼板卡、多畫面主機(jī)和錄制服務(wù)器組成。其中，編解碼板卡主要滿足各類型信號的輸入以及轉(zhuǎn)碼功能；多畫面主機(jī)的功能是接收網(wǎng)絡(luò)組播碼流，實(shí)時(shí)解碼數(shù)字電視節(jié)目視音頻，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和多畫面組合顯示。另外，系統(tǒng)還配置了2臺錄制服務(wù)器，主、備路各一臺，每臺配置32T存儲空間，采用RAID5組建磁盤陣列。完成對節(jié)目24小時(shí)自動錄制，可存儲監(jiān)測報(bào)警信息、異態(tài)錄像/錄音信息、實(shí)時(shí)錄像/錄像信息，中心系統(tǒng)客戶端可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程調(diào)用這些數(shù)據(jù)等功能。在信號錄制這方面，舊系統(tǒng)最大的缺陷是，錄像文件每半小時(shí)生成一次，當(dāng)播出故障發(fā)生時(shí)無法及時(shí)回看，必須等待錄像文件完整生成后才能夠檢索查詢。而新系統(tǒng)能夠很好的解決這個(gè)問題。因?yàn)樾孪到y(tǒng)采取了磁盤預(yù)分配的錄制方式，也就是根據(jù)錄制通道數(shù)量（60套節(jié)目），預(yù)先把磁盤陣列劃分成60個(gè)分區(qū)，并且在每一個(gè)分區(qū)中建立多個(gè)文件夾。磁盤分區(qū)對應(yīng)的是某個(gè)錄制通道，而分區(qū)中的文件夾對應(yīng)的是該通道一定長度的錄像文件。原有傳統(tǒng)的文件存儲的方式下，長期的分配和刪除文件會導(dǎo)致磁盤損壞，以及磁盤碎片會導(dǎo)致存儲寫錄像速率的下降。所以新系統(tǒng)通過文件管理機(jī)制，對存儲錄像進(jìn)行時(shí)間和完整性的管理，也就是根據(jù)不同節(jié)目的存儲時(shí)間和碼率要求，對存儲進(jìn)行了預(yù)先的分區(qū)存儲。這樣做的好處是錄像檢索回看速度很快，不會受到文件的大小和長度影響。2、信號監(jiān)測報(bào)警子系統(tǒng)南方臺播出部現(xiàn)有播出信號報(bào)警系統(tǒng)主要依靠分割器來實(shí)現(xiàn)：分割器監(jiān)測畫面狀態(tài)，通過第三方軟件發(fā)出語音報(bào)警。由于分割器的主要功能還是多畫面的顯示，所以對信號異態(tài)的監(jiān)測功能還不夠完善，特別是對靜幀故障的報(bào)警，經(jīng)常會出現(xiàn)誤報(bào)。所以，這次監(jiān)錄系統(tǒng)改造的其中一個(gè)目的就是要加強(qiáng)對播出信號的監(jiān)測報(bào)警功能。因?yàn)椴コ鲂盘柕漠悜B(tài)報(bào)警是確保安全播出的重要手段，也是輔助值班人員工作最重要的方式。為此，我們要求信號監(jiān)測報(bào)警子系統(tǒng)在硬件上必須獨(dú)立于其余兩個(gè)子系統(tǒng)，即使當(dāng)錄制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不會影響到播出信號的監(jiān)測功能。具體要求是：1.能夠?qū)Ω邩?biāo)清數(shù)字信號進(jìn)行監(jiān)播，采用硬件嵌入式結(jié)構(gòu)，以減少響應(yīng)時(shí)間和提高穩(wěn)定性。2.能監(jiān)測常見的視音頻異常狀態(tài)（包括靜幀、黑場、靜音、視音頻丟失等），配備信號異態(tài)聲光報(bào)警設(shè)備，并能夠把故障信息寫入數(shù)據(jù)庫。3.對視頻信號的監(jiān)測要求精確到幀；對音頻信號的監(jiān)測要求精確到1dBFS。因此，我們選用的報(bào)警系統(tǒng)是每個(gè)頻道對應(yīng)一臺信號監(jiān)測器和遠(yuǎn)程報(bào)警器，如圖2中的信號報(bào)警子系統(tǒng)，監(jiān)測器接入播出信號，實(shí)時(shí)監(jiān)測信號狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生信號播出異態(tài)時(shí)，通過控制線觸發(fā)遠(yuǎn)程報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警。與此同時(shí)，監(jiān)測器通過網(wǎng)絡(luò)將故障信息寫入數(shù)據(jù)庫，供終端用戶檢索查詢使用。另外，新配置的兩臺多畫面顯示服務(wù)器還附帶視音頻監(jiān)測功能?？扇我膺x擇TSoverIP組播碼流，任意選擇節(jié)目，進(jìn)行畫面組合監(jiān)聽、監(jiān)看和監(jiān)測，在畫面上顯示監(jiān)測信息和故障報(bào)警信息。支持清晰語音、日志、OSD狀態(tài)燈報(bào)警、圖像邊框和標(biāo)題變?yōu)榧t色等多種方式的同時(shí)報(bào)警，并可以擴(kuò)展短信、電話等更多報(bào)警方式。經(jīng)過反復(fù)測試，以上兩套報(bào)警系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，硬件式的報(bào)警器準(zhǔn)確度更高，能發(fā)出聲光報(bào)警，提示性較強(qiáng)。而且可以通過遠(yuǎn)程報(bào)警器，使值班機(jī)房和設(shè)備機(jī)房同時(shí)報(bào)警，既提醒了播出值班人員注意監(jiān)播信號，又給播出設(shè)備在線維護(hù)工作多增加一層安全保障作用。新監(jiān)播監(jiān)錄系統(tǒng)中的報(bào)警軟件也有其自身的優(yōu)點(diǎn)，能夠在一個(gè)大屏中顯示各路信號的實(shí)時(shí)狀態(tài)，且報(bào)警信息直觀明了，除了有語言提示以外，還可以加上文字顯示和顏色變化，可用于總控機(jī)房監(jiān)控，再加上原來每個(gè)頻道分割器提供的報(bào)警狀態(tài)，組成“2+1”的信號異態(tài)報(bào)警系統(tǒng)。這樣的報(bào)警系統(tǒng)組合，進(jìn)一步完善了對播出信號的安全監(jiān)控，有效地減輕了播出值班人員的壓力。3、錄像檢索回看子系統(tǒng)錄像檢索回看子系統(tǒng)也是這次系統(tǒng)改造的一個(gè)新亮點(diǎn)，針對以往終端用戶查詢錄像時(shí)，需要手動查找故障點(diǎn)，這樣做不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且故障點(diǎn)往往只是一閃而過，容易造成漏查。所以，我們要求集成商對各個(gè)監(jiān)測器提供的故障信息準(zhǔn)確寫入數(shù)據(jù)庫形成日志，并將信息整理歸檔，對入庫的故障報(bào)警數(shù)據(jù)可按前端、節(jié)目、故障類型、故障開始時(shí)間、故障結(jié)束時(shí)間等條件靈活組合查詢，對于查詢出的故障記錄可直接查看歷史故障視頻，并可進(jìn)行故障狀態(tài)更新操作。簡而言之，用戶查詢故障時(shí)能夠自動找到故障錄像的入點(diǎn)，不但提高了故障查詢的準(zhǔn)確性也提高了查詢速度。另外，系統(tǒng)還配置2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，完成主、備兩套系統(tǒng)的集中監(jiān)管。通過前端監(jiān)測主機(jī)對節(jié)目進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)回傳，實(shí)現(xiàn)對前端的實(shí)時(shí)音視頻監(jiān)聽監(jiān)看，以及對歷史音視頻的查詢和下載。提供完備的系統(tǒng)運(yùn)行日志記錄及查詢，方便對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行跟蹤。五、系統(tǒng)實(shí)際使用效果2011年9月，經(jīng)過3個(gè)月的測試調(diào)整及試運(yùn)行后，新系統(tǒng)正式投入啟用，至今已在線運(yùn)行半年時(shí)間，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，總體運(yùn)行效果良好，特別是自動找故障視頻的功能，讓用戶查找故障錄像更便捷，定位故障原因更迅速。再配合新報(bào)警系統(tǒng)的使用，為播出值班人員提供準(zhǔn)確可靠的報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)記錄、反饋播出通道的狀態(tài)，從而減輕了一線值班的工作壓力，提高了安全播出保障能力。但是，由于新系統(tǒng)需要錄制的節(jié)目數(shù)量較多，保存時(shí)間要求也較長，因此在錄像存儲方面也遇到一些問題，由于采取磁盤預(yù)分配的方式錄制節(jié)目，當(dāng)錄制節(jié)目的數(shù)量需要修改時(shí)，必須對磁盤陣列重新劃分，這樣對已經(jīng)保存好的